CH664216A5

CH664216A5 - PROBE DEVICE FOR A MEASURING MACHINE FOR CONDUCTIVE PARTS MOUNTED ON A MEASURING TABLE.

Info

Publication number: CH664216A5
Application number: CH4415/85A
Authority: CH
Inventors: Walter Luethi
Original assignee: Tesa Sa
Priority date: 1985-10-14
Filing date: 1985-10-14
Publication date: 1988-02-15
Also published as: EP0223970B1; US4679332A; JPS6293602A; DE223970T1; JPH0648166B2; EP0223970A1; DE3667848D1

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION

La présente invention a pour objet un dispositif de palpage pour une machine à mesurer des pièces conductrices montées sur une table de mesure et comportant un boîtier destiné à être fixé à un support mobile de la machine, un palpeur à touche de mesure solidaire du boîtier et destiné à palper une pièce à mesurer par déplacement du boîtier, un mécanisme de liaison spatiale du palpeur avec le boîtier susceptible d'être déformé élastiquement sous l'effet du dépassement d'une pression déterminée de la touche du palpeur contre la pièce à mesurer, et un circuit électrique influencé par le contact de la touche du palpeur contre la pièce à mesurer pour produire une impulsion électrique. The subject of the present invention is a probing device for a machine for measuring conductive parts mounted on a measuring table and comprising a housing intended to be fixed to a mobile support of the machine, a feeler probe attached to the housing and intended to palpate a part to be measured by displacement of the housing, a mechanism for the spatial connection of the probe with the casing which can be elastically deformed under the effect of exceeding a determined pressure of the probe touch against the part to be measured, and an electrical circuit influenced by the touch of the feeler key against the workpiece to produce an electrical pulse.

Ce dispositif de palpage est destiné à être utilisé plus particulièrement, mais cependant non exclusivement, sur les machines pour la mesure tridimensionnelle de pièces mécaniques en cours d'usinage ou usinées, par référence à trois axes de coordonnées rectangulaires. This feeler device is intended to be used more particularly, but not exclusively, on machines for the three-dimensional measurement of mechanical parts during machining or machined, by reference to three axes of rectangular coordinates.

Sur ces machines, la position relative du boîtier du dispositif de palpage auquel est lié le palpeur à touche de mesure est détectée par des capteurs par référence aux trois axes de coordonnées et calculée par un calculateur. Lors du contact de la touche du palpeur avec un 5 élément d'une pièce à mesurer montée sur la table de mesure, l'impulsion produite par le circuit électrique constitue une prise de donnée pour le calculateur qui permet de mémoriser la position relative du boîtier atteinte à ce moment, cette position étant utilisée pour l'initialisation ou l'arrêt du comptage de la mesure à effectuer io selon le processus de mesure appliqué. On these machines, the relative position of the probe device housing to which the measuring touch probe is linked is detected by sensors by reference to the three coordinate axes and calculated by a computer. When the probe key touches a component of a part to be measured mounted on the measuring table, the pulse produced by the electrical circuit constitutes a data socket for the computer which makes it possible to memorize the relative position of the housing reached at this time, this position being used for initializing or stopping the counting of the measurement to be performed io according to the measurement process applied.

Le mécanisme de liaison spatiale du palpeur avec le boîtier est susceptible d'être déformé élastiquement afin de permettre au palpeur de se déplacer dans une certaine mesure et sous l'effet d'une pression déterminée par rapport au boîtier lors de l'impact de la 15 touche de mesure contre la pièce à mesurer. Cette particularité est prévue afin d'éviter une déformation ou une rupture mécanique consécutive à un retard dans l'arrêt du déplacement du boîtier lors de cet impact. The mechanism of spatial connection of the probe with the housing is capable of being elastically deformed in order to allow the probe to move to a certain extent and under the effect of a determined pressure relative to the housing during the impact of the 15 measurement key against the part to be measured. This feature is intended to avoid deformation or mechanical failure due to a delay in stopping the movement of the housing during this impact.

L'impulsion électrique de mesure est produite de façons différen-20 tes selon le type de ces machines et sert également sur certaines d'entre elles à interrompre automatiquement le déplacement du support du boîtier lorsque celui-ci est télécommandé. The electrical measurement pulse is produced in different ways depending on the type of these machines and is also used on some of them to automatically interrupt the movement of the support of the housing when it is remote controlled.

Sur une machine à mesurer décrite dans la demande de brevet français publiée N° 2 303 267, la touche de mesure est fixée à un tube 25 monté mobile élastiquement dans le corps du palpeur par le moyen d'un dispositif palier constitué par une lame de ressort annulaire plane ancrée fermement par son bord intérieur au tube de la touche de mesure et par son bord extérieur au corps du palpeur. On a measuring machine described in the published French patent application No. 2 303 267, the measuring key is fixed to a tube 25 mounted resiliently movable in the body of the probe by means of a bearing device constituted by a blade flat annular spring firmly anchored by its inner edge to the tube of the measuring probe and by its outer edge to the body of the probe.

L'extrémité du tube opposée à la touche de mesure coopère avec 30 le doigt d'actionnement d'un micro-interrupteur pour actionner ce dernier et provoquer l'impulsion électrique de mesure dès le plus petit déplacement du tube provoqué par la rencontre de la touche de mesure avec l'objet à mesurer. Pour des déplacements excédentaires consécutifs à un éventuel retard dans l'arrêt du déplacement du 35 boîtier mobile, le tube vient en butée à l'intérieur du corps du palpeur et le mécanisme de liaison liant élastiquement ce dernier au boîtier mobile joue un rôle de sécurité. The end of the tube opposite the measurement key cooperates with the actuating finger of a microswitch to actuate the latter and cause the electrical measurement pulse from the smallest displacement of the tube caused by the encounter of the measurement key with the object to be measured. For excess movements consecutive to a possible delay in stopping the movement of the mobile housing, the tube abuts inside the body of the probe and the link mechanism elastically linking the latter to the mobile housing plays a safety role. .

Ce dispositif de palpage est intéressant par la conception simple du dispositif palier qui constitue en un seul élément élastique un 40 palier sphérique permettant des mouvements de pivotement de la tige de la touche de mesure dans l'ensemble du système de mesure à trois axes de coordonnées. Cependant, pour assurer la précision et la fiabilité d'un tel dispositif, la rigidité de la lame de ressort annulaire doit être prévue inférieure à celle du rappel élastique du mécanisme 45 de liaison et supérieure à celle du micro-interrupteur. La conformation de coopération entre le doigt du micro-interrupteur et l'extrémité du tube qui l'actionne requiert une très grande précision dans son exécution, un jeu minimal devant être prévu nécessairement entre ces deux éléments autant pour en limiter la course relative 50 inactive que pour éviter la transmission d'oscillations dues à d'éventuels ébranlements du boîtier et/ou du palpeur consécutifs à l'arrêt du déplacement du boîtier ou à d'autres phénomènes perturbateurs. This probing device is advantageous by the simple design of the bearing device which constitutes in a single elastic element a spherical bearing allowing pivoting movements of the rod of the measuring key in the whole measuring system with three coordinate axes. . However, to ensure the precision and reliability of such a device, the rigidity of the annular spring leaf must be provided less than that of the elastic return of the connecting mechanism 45 and greater than that of the microswitch. The conformation of cooperation between the finger of the microswitch and the end of the tube which actuates it requires very great precision in its execution, a minimum clearance having to be necessarily provided between these two elements as much to limit the relative travel 50 inactive only to avoid the transmission of oscillations due to possible shaking of the housing and / or of the probe following the stopping of the movement of the housing or other disturbing phenomena.

De ces faits, la fiabilité d'un tel dispositif est tributaire de réglages très fins et d'une construction délicate dont la complexité ne se 55 prête guère à la miniaturisation qui est de plus en plus recherchée dans ce domaine. En outre, si la précision en soi est bonne, le degré de précision des mesures effectuées est par contre affecté par le fait que l'initialisation et l'arrêt du comptage de mesure ne sont déclenchés par l'impulsion électrique de mesure que consécutivement à une 60 déformation, aussi petite soit-elle, du système palier liant spatialement la touche de mesure au corps du palpeur, déformation dont l'amplitude n'est pas nécessairement répétitive et de ce fait impossible à quantifier de manière sûre pour constituer une donnée de correction pour le calculateur. From these facts, the reliability of such a device is dependent on very fine adjustments and a delicate construction whose complexity hardly lends itself to miniaturization which is more and more sought after in this field. In addition, if the accuracy per se is good, the degree of precision of the measurements carried out is however affected by the fact that the initialization and the stop of the measurement counting are triggered by the electrical measurement pulse only after a deformation, as small as it is, of the bearing system spatially connecting the measurement key to the body of the probe, deformation the amplitude of which is not necessarily repetitive and therefore impossible to quantify in a reliable manner in order to constitute a datum of correction for the computer.

65 Dans un autre dispositif de palpage connu décrit dans le brevet américain N° 3 945 124, la touche du palpeur est reliée au boîtier par l'intermédiaire d'un dispositif palier constitué par l'association de parallélogrammes déformables élastiquement arrangés selon les trois 65 In another known probing device described in American patent No. 3,945,124, the probe button is connected to the housing by means of a bearing device constituted by the association of deformable parallelograms elastically arranged according to the three

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directions des trois axes référentiels de coordonnées, et des capteurs de déformation sont associés à chacun d'eux pour produire un signal de mesure significatif de la rencontre de la touche de mesure avec la pièce à mesurer. Ce dispositif présente par sa complexité le même inconvénient que le précédent vis-à-vis de la tendance actuelle à la miniaturisation, et le degré de précision des mesures effectuées est ici également affecté par le fait qu'un signal de mesure n'est donné que consécutivement à une déformation de l'un ou de l'autre des parallélogrammes déformables du dispositif palier. directions of the three reference coordinate axes, and deformation sensors are associated with each of them to produce a significant measurement signal of the meeting of the measurement key with the part to be measured. This device has, by its complexity, the same drawback as the previous one with regard to the current trend towards miniaturization, and the degree of precision of the measurements carried out is here also affected by the fact that a measurement signal is given that following a deformation of one or the other of the deformable parallelograms of the bearing device.

Dans un dispositif de palpage également connu, décrit dans le brevet suisse N° 599 534, la touche du palpeur est reliée à une source de courant électrique de manière qu'au moment précis de son entrée en contact avec la pièce conductrice à mesurer, le circuit d'alimentation se ferme et produise un signal significatif de cette entrée en contact. De la sorte, l'impulsion de mesure est ici produite sans nécessiter le moindre déplacement relatif entre le palpeur et le boîtier mobile, contrairement aux deux dispositifs de palpage connus décrits précédemment, et cela est avantageux dans la recherche d'une haute précision. Ce dispositif se prête aussi avantageusement par sa simplicité à la miniaturisation. In a also known probing device, described in Swiss Patent No. 599,534, the probe button is connected to an electric current source so that at the precise moment of its coming into contact with the conductive part to be measured, the supply circuit closes and produces a significant signal of this contact. In this way, the measurement pulse is produced here without requiring the slightest relative movement between the probe and the movable housing, unlike the two known probing devices described above, and this is advantageous in the search for high precision. This device also lends itself advantageously by its simplicity to miniaturization.

Cependant, le processus de création du signal de mesure par fermeture d'un circuit d'alimentation électrique nécessite la liaison par câble de la pièce conductrice à mesurer à l'un des pôles de ce circuit. Cette liaison par câble est peu fiable et constitue une gêne considérable dans le déroulement du processus d'auscultation de la pièce à mesurer pendant lequel il est parfois nécessaire de contourner celle-ci. Par ailleurs, dans le cas de l'interposition d'une impureté entre la touche de mesure et la pièce à mesurer, ou bien également dans le cas de l'entrée en contact de la touche de mesure avec une partie isolée ou un élément isolant de la pièce, aucun signal de mesure n'est produit. Dans ces cas, il peut en résulter un excès de déplacement du boîtier mobile qui aurait pour effet d'endommager le dispositif de palpage par dépassement de la course élastique de sécurité du dispositif de liaison. However, the process of creating the measurement signal by closing an electrical supply circuit requires the cable connection of the conductive part to be measured to one of the poles of this circuit. This cable connection is unreliable and constitutes a considerable hindrance in the progress of the process of auscultation of the part to be measured during which it is sometimes necessary to bypass it. In addition, in the case of the interposition of an impurity between the measurement key and the part to be measured, or also in the case of the contact of the measurement key with an insulated part or an insulating element no measurement signal is produced. In these cases, this may result in an excess of displacement of the movable housing which would have the effect of damaging the feeler device by exceeding the elastic safety stroke of the connecting device.

L'invention a pour but la réalisation d'un dispositif de palpage du genre décrit en début d'exposé qui soit simple et fiable, de grande précision, se prêtant à la miniaturisation et dépourvu des inconvénients précités. The object of the invention is to produce a feeler device of the kind described at the start of the description which is simple and reliable, of high precision, suitable for miniaturization and devoid of the aforementioned drawbacks.

A cet effet le dispositif de palpage selon l'invention est caractérisé en ce que le circuit électrique comprend un amplificateur capacitif relié à la touche du palpeur pour précharger celle-ci à une tension déterminée et comportant des dispositifs électroniques sensibles à un déplacement de charge entre la touche du palpeur et la pièce à mesurer pour produire une impulsion électrique de mesure significative de l'entrée en contact de la touche du palpeur avec la pièce à mesurer, une isolation de la pièce à mesurer par rapport à la table de mesure, et un agencement de sécurité sensible à la déformation élastique du mécanisme de liaison pour produire une impulsion électrique de sécurité significative d'une éventuelle déformation élastique de ce mécanisme. To this end, the probing device according to the invention is characterized in that the electrical circuit comprises a capacitive amplifier connected to the probe button to preload it at a determined voltage and comprising electronic devices sensitive to a charge displacement between the probe key and the part to be measured to produce a significant electrical pulse for the contact of the probe key with the part to be measured, isolation of the part to be measured from the measuring table, and a safety arrangement sensitive to the elastic deformation of the connecting mechanism to produce an electrical safety pulse significant of a possible elastic deformation of this mechanism.

De la sorte, la création de l'impulsion électrique de mesure n'est tributaire d'aucun mécanisme encombrant et délicat et ne nécessite pas non plus la liaison par câble de la pièce à mesurer, puisque cette impulsion est produite par un amplificateur capacitif apte à déceler tout déplacement de charge entre la touche de mesure et la pièce à mesurer montée isolée sur la table de mesure, moyennant une simple liaison de cette touche avec cet amplificateur. Ainsi, l'impulsion de mesure est produite à l'instant précis de l'entrée en contact de la touche du palpeur avec la pièce à mesurer avant tout déplacement rotatif du palpeur par rapport au boîtier, comme cela est déjà connu par le brevet suisse cité, mais ici sans l'inconvénient de la nécessité de la liaison par câble de la pièce à mesurer. In this way, the creation of the electrical measurement pulse is not dependent on any bulky and delicate mechanism and also does not require the cable connection of the part to be measured, since this pulse is produced by a capacitive amplifier capable to detect any movement of load between the measuring key and the part to be measured isolated on the measuring table, by means of a simple connection of this key with this amplifier. Thus, the measurement pulse is produced at the precise instant of the contact of the probe touch with the part to be measured before any rotary movement of the probe relative to the housing, as is already known by the Swiss patent. cited, but here without the disadvantage of the need for cable connection of the part to be measured.

En outre, le mécanisme de liaison spatiale liant le palpeur au boîtier ne collaborant pas à la création de l'impulsion de mesure par sa déformation élastique peut être de ce fait prévu d'une grande simplicité et à grand débattement élastique, ce qui est en particulier très avantageux dans l'application du dispositif de palpage à la mesure tridimensionnelle. L'impulsion électrique de sécurité provoquée ici par cette déformation élastique peut être utilisée soit comme signal d'attention pour l'opérateur qui sait ainsi que le signal de mesure n'a pas eu lieu pour cause de rencontre de la touche de mesure avec une impureté ou une partie isolante de la pièce à mesurer, soit comme signal de commande de l'arrêt automatique du déplacement du support mobile lorsque ce déplacement est télécommandé. Un autre avantage réside dans le fait qu'il est possible d'utiliser aussi bien l'impulsion de mesure que l'impulsion de sécurité pour arrêter automatiquement ce déplacement. En effet, l'utilisation de l'impulsion de mesure pour fournir à la fois une prise de donnée pour le calculateur de la machine et un signal de commande d'arrêt automatique du support du boîtier constitue une économie d'énergie appréciable due au système capacitif employé, la seconde impulsion de sécurité n'agissant alors qu'en cas de non-production de l'impulsion de mesure et pour seulement une grande amplitude de la déformation élastique du mécanisme de liaison. In addition, the spatial link mechanism linking the probe to the housing which does not collaborate in the creation of the measurement pulse by its elastic deformation can therefore be provided with great simplicity and with great elastic clearance, which is particularly advantageous in the application of the probing device to three-dimensional measurement. The electrical safety pulse caused here by this elastic deformation can be used either as a signal of attention for the operator who thus knows that the measurement signal did not take place due to the encounter of the measurement key with a impurity or an insulating part of the part to be measured, or as a control signal for the automatic stop of the movement of the mobile support when this movement is remote-controlled. Another advantage lies in the fact that it is possible to use both the measurement pulse and the safety pulse to automatically stop this movement. Indeed, the use of the measurement pulse to provide both a data point for the machine's computer and a control signal for the automatic stop of the housing support constitutes an appreciable energy saving due to the system. capacitive employed, the second safety pulse acting only in the event of non-production of the measurement pulse and for only a large amplitude of the elastic deformation of the connecting mechanism.

Dans une forme de réalisation avantageuse par sa simplicité et sa fiabilité, l'amplificateur capacitif comporte un dispositif sensoriel différentiel à effet de champ monté en bascule décalée et relié aux entrées d'un amplificateur opérationnel pour déceler le déplacement de charge de la touche du palpeur vers la pièce à mesurer par basculement du potentiel auxdites entrées. In an advantageous embodiment by its simplicity and its reliability, the capacitive amplifier comprises a differential sensory device with field effect mounted in offset tilting and connected to the inputs of an operational amplifier to detect the displacement of charge of the probe touch towards the part to be measured by tilting the potential at said inputs.

Cette forme de réalisation de l'amplificateur capacitif permet également par une appropriation également simple de parer à tout signal de mesure erroné qui serait dû à des oscillations mécaniques du palpeur ou du support consécutives au freinage du déplacement de ce support ou bien à des trépidations de la machine à mesurer elle-même. A cet effet, une entrée du dispositif sensoriel différentiel à effet de champ est reliée à un dispositif de décharge et de réglage de la tension de charge de la touche du palpeur piloté par une logique pour décharger électriquement la touche du palpeur et la pièce à mesurer de suite après le déplacement de charge décelé par le dispositif sensoriel et pour recharger ladite touche à la tension déterminée dès sa rupture de contact avec la pièce à mesurer et selon une constante de temps déterminée. De la sorte, on assure que le palpeur se recharge lentement à la tension désirée sans donner simultanément un signal supplémentaire consécutif à une oscillation parasite quelconque ayant lieu après l'émission initiale de l'impulsion de mesure. This embodiment of the capacitive amplifier also makes it possible, by an equally simple appropriation, to counter any erroneous measurement signal which would be due to mechanical oscillations of the probe or of the support consecutive to the braking of the movement of this support or else to the vibrations of the measuring machine itself. For this purpose, an input from the differential field effect sensory device is connected to a device for discharging and adjusting the charging voltage of the probe button controlled by logic to electrically discharge the probe button and the part to be measured. immediately after the displacement of load detected by the sensory device and to recharge said key at the determined voltage as soon as it breaks contact with the part to be measured and according to a determined time constant. In this way, it is ensured that the probe slowly recharges to the desired voltage without simultaneously giving an additional signal following any parasitic oscillation occurring after the initial emission of the measurement pulse.

Pour produire l'impulsion électrique de sécurité significative d'une déformation élastique du mécanisme de liaison du palpeur avec le boîtier, tout système traditionnel peut être appliqué, mais le fait que ce mécanisme ne participe pas à la création du signal de mesure et que le palpeur est relié à un circuit électrique permet ici une réalisation particulièrement simple, caractérisée en ce que la touche du palpeur est isolée par rapport au boîtier, en ce que ce dernier est relié à un pôle du circuit électrique et en ce que l'agencement de sécurité comprend un tâteur élastique fixé au palpeur de manière à être entraîné par celui-ci lors d'une déformation élastique du mécanisme de liaison pour produire un signal de court-circuit par contact avec le boîtier. De la sorte, le mécanisme de liaison joue le rôle d'un mécanisme de rappel d'un interrupteur, et il n'est pas besoin d'installer de dispositif additionnel pour produire un tel signal. To produce the significant electrical safety impulse of an elastic deformation of the probe linkage mechanism with the housing, any traditional system can be applied, but the fact that this mechanism does not participate in the creation of the measurement signal and that the probe is connected to an electrical circuit here allows a particularly simple embodiment, characterized in that the probe button is isolated from the housing, in that the latter is connected to a pole of the electrical circuit and in that the arrangement of Safety comprises an elastic feeler fixed to the probe so as to be driven by the latter during an elastic deformation of the connecting mechanism to produce a short-circuit signal by contact with the housing. In this way, the link mechanism acts as a return mechanism for a switch, and there is no need to install any additional device to produce such a signal.

Dans une conception également simple et d'encombrement minimal intéressante pour la miniaturisation de l'agencement de sécurité et se prêtant bien à une machine pour la mesure tridimensionnelle, cet agencement comporte un tâteur constitué par une tige flexible étendue avec un jeu radial déterminé dans un alésage du boîtier. De cette manière, le palpeur fonctionne comme le bouton d'un interrupteur agissant dans n'importe quelle position horizontale ou verticale. En jouant sur les différences de diamètres entre ce fil flexible et cet alésage, le débattement du mécanisme de liaison nécessaire à la production du signal de court-circuit peut être déterminé de la manière la plus optimalement simple. In an equally simple and space-saving design which is advantageous for the miniaturization of the safety arrangement and which lends itself well to a machine for three-dimensional measurement, this arrangement comprises a feeler constituted by an extended flexible rod with a determined radial clearance in a housing bore. In this way, the probe functions like the button of a switch acting in any horizontal or vertical position. By varying the diameters between this flexible wire and this bore, the clearance of the connecting mechanism necessary for producing the short-circuit signal can be determined in the most optimally simple manner.

Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention appropriée à une machine pour la mesure tridimensionnelle. The accompanying drawing shows, by way of example, an embodiment of the subject of the invention suitable for a machine for three-dimensional measurement.

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35 35

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La figure 1 en est une section schématique axiale. Figure 1 is a schematic axial section.

La figure 2 est un schéma fonctionnel d'une partie caractéristique de son circuit électrique. Figure 2 is a block diagram of a characteristic part of its electrical circuit.

Le dispositif de palpage représenté à la figure 1 comprend dans son ensemble un boîtier 1, un palpeur 2 à touche de mesure 3 solidaire du boîtier 1, un mécanisme de liaison spatiale 4 du palpeur 2 avec le boîtier 1 et un circuit électrique 5. The probing device shown in FIG. 1 as a whole comprises a housing 1, a probe 2 with measurement key 3 secured to the housing 1, a spatial connection mechanism 4 of the probe 2 with the housing 1 and an electrical circuit 5.

Le boîtier 1 est destiné à être fixé à un support mobile 6 relié au bras ou au portique d'une machine à mesurer non représentée, de manière qu'une pièce à mesurer puisse être palpée par la touche de mesure 3 par déplacement du support mobile 6 au moins dans les directions des mesures à effectuer. The housing 1 is intended to be fixed to a mobile support 6 connected to the arm or to the gantry of a measuring machine not shown, so that a piece to be measured can be palpated by the measuring key 3 by displacement of the mobile support 6 at least in the directions of the measurements to be made.

Le mécanisme de liaison 4 est ici réalisé comme suit: The link mechanism 4 is here produced as follows:

A l'intérieur du boîtier 1, le palpeur 2 est fixé par l'intermédiaire d'un manchon isolant 7 à un premier flasque 8 d'un palier à trois billes 9 du type connu dit «support de Boys» centré sur un second flasque 10, d'un second palier à trois billes 11 du même type centré sur une embase circulaire 26 du boîtier 1. Un capot 12 vissé autour de cette embase 26 constitue l'appui d'un premier ressort de compression 13 maintenant le second flasque 10 pressé par ses billes 11 contre l'embase 26 en question. Au-dessus de cet assemblage, un second ressort de compression 14, en appui contre une rondelle isolante 15 interposée entre lui et le plafond du boîtier 1, maintient le premier flasque 8 pressé par ses billes 9 contre le second flasque 10. Le premier ressort 13 est de raideur supérieure à celle du second ressort 14 de manière que cet ensemble palier soit immobilisé spatialement par rapport au boîtier 1, et ces deux ressorts sont tarés de manière qu'une déformation élastique de ce mécanisme de liaison ne se produise que pour un dépassement déterminé de la pression de mesure admise. Inside the housing 1, the probe 2 is fixed by means of an insulating sleeve 7 to a first flange 8 of a three-ball bearing 9 of the known type known as "boys support" centered on a second flange 10, a second three-ball bearing 11 of the same type centered on a circular base 26 of the housing 1. A cover 12 screwed around this base 26 constitutes the support of a first compression spring 13 holding the second flange 10 pressed by its balls 11 against the base 26 in question. Above this assembly, a second compression spring 14, pressing against an insulating washer 15 interposed between it and the ceiling of the housing 1, keeps the first flange 8 pressed by its balls 9 against the second flange 10. The first spring 13 is of greater stiffness than that of the second spring 14 so that this bearing assembly is immobilized spatially relative to the housing 1, and these two springs are calibrated so that an elastic deformation of this connecting mechanism only occurs for a determined exceedance of the accepted measurement pressure.

Cet agencement est protégé des agents extérieurs par une manchette en caoutchouc 16. This arrangement is protected from external agents by a rubber sleeve 16.

A l'intérieur du manchon isolant 7, qui joue ici également le rôle de fusible mécanique en cas de choc violent sur le palpeur 2, ce dernier est relié électriquement au premier flasque 8 par un ressort de compression 27 et ce flasque 8 comporte un tâteur élastique 17 constitué par une tige conductrice flexible étendue avec un certain jeu radial prédéterminé dans un alésage 18 pratiqué dans le plafond du boîtier 1. Inside the insulating sleeve 7, which also plays the role of a mechanical fuse here in the event of a violent impact on the probe 2, the latter is electrically connected to the first flange 8 by a compression spring 27 and this flange 8 includes a feeler elastic 17 constituted by a flexible flexible conducting rod with a certain predetermined radial clearance in a bore 18 formed in the ceiling of the housing 1.

Les billes 9 et 11 de l'ensemble palier sont réalisées en matériau isolant, par exemple en rubis, de sorte que le palpeur 2 ainsi lié mécaniquement au boîtier 1 se trouve isolé électriquement de ce dernier tant qu'une déformation élastique suffisante du dispositif de liaison n'est pas atteinte pour faire entrer en contact le tâteur 17 avec la paroi de l'alésage 18. The balls 9 and 11 of the bearing assembly are made of insulating material, for example in ruby, so that the probe 2 thus mechanically linked to the housing 1 is electrically isolated from the latter as long as sufficient elastic deformation of the device link is not reached to bring the feeler 17 into contact with the wall of the bore 18.

Par son système à deux paliers à billes et à deux ressorts en opposition, le dispositif de liaison ainsi réalisé est déformable élastiquement dans les six directions correspondant aux deux sens de chacun des trois axes de coordonnées de référence d'une machine à mesurer tridimensionnelle. By its system with two ball bearings and two opposing springs, the connecting device thus produced is elastically deformable in the six directions corresponding to the two directions of each of the three axes of reference coordinates of a three-dimensional measuring machine.

Le palpeur 2 et le boîtier 1 de ce dispositif de palpage sont reliés par deux câbles 19 et 20 au circuit électrique 5. Ce circuit électrique, dont une partie caractéristique est représentée à la figure 2, est prévu pour être influencé par le contact de la touche de mesure 3 avec une pièce à mesurer conductrice 21 montée isolée électriquement sur une table de mesure 22, pour produire une impulsion électrique de mesure significative de l'entrée en contact de cette touche 3 avec cette pièce 21 par une première sortie 23, et pour produire par une seconde sortie 24 une impulsion électrique de sécurité significative d'une éventuelle déformation élastique du mécanisme de liaison 4. The probe 2 and the housing 1 of this feeler device are connected by two cables 19 and 20 to the electrical circuit 5. This electrical circuit, a characteristic part of which is shown in FIG. 2, is intended to be influenced by the contact of the measurement key 3 with a conductive piece of measurement 21 mounted electrically insulated on a measurement table 22, to produce an electrical pulse for significant measurement of the coming into contact of this key 3 with this piece 21 by a first output 23, and to produce by a second output 24 an electrical safety pulse significant of a possible elastic deformation of the connecting mechanism 4.

Pour produire l'impulsion électrique de mesure, le circuit électrique 5 comporte un amplificateur capacitif 25 dont le schéma fonctionnel est représenté à la figure 2, relié par le câble 19 et ensuite au travers du mécanisme de liaison 4 à la touche 3 du palpeur 2. To produce the electrical measurement pulse, the electrical circuit 5 includes a capacitive amplifier 25, the functional diagram of which is shown in FIG. 2, connected by the cable 19 and then through the connection mechanism 4 to the button 3 of the probe 2 .

Cet amplificateur capacitif 25 est prévu pour précharger la touche 3 du palpeur 2 à une tension déterminée, par exemple de 30 volts, et comporte des dispositifs électroniques sensibles à un déplacement de charge entre cette touche et la pièce à mesurer, ces dispositifs étant ici constitués par: This capacitive amplifier 25 is provided for preloading the key 3 of the probe 2 to a determined voltage, for example of 30 volts, and includes electronic devices sensitive to a charge displacement between this key and the part to be measured, these devices being here constituted by:

— un dispositif sensoriel différentiel à effet de champ 28 monté en balance décalée, constitué par exemple par un montage comprenant deux transistors à effet de champs décalés par un potentiomètre, et A differential field effect sensory device 28 mounted in offset balance, constituted for example by an assembly comprising two field effect transistors offset by a potentiometer, and

— un amplificateur opérationnel 29 dont les deux entrées sont reliées au dispositif sensoriel 28 et dont la sortie 23 délivre l'impulsion de mesure en question. An operational amplifier 29 whose two inputs are connected to the sensory device 28 and whose output 23 delivers the measurement pulse in question.

Dans ce montage, le dispositif sensoriel différentiel à effet de champ 28 décèle le déplacement de charge de la touche 3 du palpeur à la pièce à mesurer 21 qui se produit à l'instant de l'entrée en contact de ces deux éléments et provoque l'émission de l'impulsion de mesure à cet instant précis par basculement du potentiel aux entrées de l'amplificateur opérationnel 29. In this arrangement, the differential field effect sensory device 28 detects the displacement of charge from the key 3 of the probe to the part to be measured 21 which occurs at the instant of the coming into contact of these two elements and causes l 'emission of the measurement pulse at this precise instant by switching the potential at the inputs of the operational amplifier 29.

Pour parer à d'éventuels signaux erronés qui seraient dus par exemple à des trépidations consécutives à l'arrêt brutal du déplacement du support mobile 6 lors de l'impact de la touche de mesure 3 contre la pièce à mesurer 21, l'amplificateur capacitif 25 comporte ici en outre, reliant la sortie de l'amplificateur opérationnel 29 à une entrée du dispositif sensoriel 28, un dispositif de décharge et de réglage 30 de la tension de charge de la touche 3 du palpeur piloté par une logique 31. Ce dispositif de décharge et de réglage 30 est piloté par la logique 31 pour décharger électriquement la touche du palpeur et la pièce à mesurer de suite après le déplacement de charge ■ décelé par le dispositif sensoriel 28 et pour recharger progressivement ladite touche à la tension déterminée dès sa rupture de contact avec la pièce à mesurer et selon une constante de temps déterminée. To counter possible erroneous signals which would be due for example to tremors consecutive to the sudden stop of the movement of the mobile support 6 during the impact of the measurement key 3 against the part to be measured 21, the capacitive amplifier 25 further includes here, connecting the output of the operational amplifier 29 to an input of the sensory device 28, a device for discharging and adjusting 30 the charge voltage of the probe 3 button controlled by logic 31. This device discharge and adjustment 30 is controlled by logic 31 to electrically discharge the probe key and the part to be measured immediately after the charge movement ■ detected by the sensory device 28 and to gradually recharge said key at the determined voltage as soon as it break in contact with the part to be measured and according to a determined time constant.

Le dispositif de décharge et de réglage 30 peut être constitué par exemple de manière simple par un montage comprenant un transistor piloté par la logique pour amener à une faible tension négative l'entrée de l'amplificateur opérationnel 29 et provoquer ainsi une décharge du palpeur et de la pièce à mesurer à zéro volt par une résistance de contre-couplage, dès la détection par un comparateur de l'émission de l'impulsion de mesure. The discharge and adjustment device 30 can be constituted, for example in a simple manner, by an assembly comprising a transistor controlled by logic to bring the input of the operational amplifier 29 to a low negative voltage and thus cause discharge of the probe and of the part to be measured at zero volts by a cross-coupling resistor, as soon as a comparator detects the emission of the measurement pulse.

Le palpeur 2 et la pièce à mesurer 21 étant ainsi déchargés électriquement dès la première rupture de contact entre eux et la charge ne remontant alors que progressivement selon une constante de temps, cette constante de temps peut être déterminée pour assurer que toute reprise de contact rapide consécutive à une oscillation mécanique ne donnera pas de signal supplémentaire erroné. The probe 2 and the part to be measured 21 thus being discharged electrically from the first contact break between them and the load then rising only gradually according to a time constant, this time constant can be determined to ensure that any rapid resumption of contact following a mechanical oscillation will not give an additional false signal.

La plus grande précision est ainsi assurée dans la détection du point de palpage de la pièce à mesurer. The highest precision is thus ensured in the detection of the probing point of the part to be measured.

Pour produire l'impulsion électrique de sécurité par sa seconde sortie 24, le circuit électrique 5 comporte des éléments sensibles à un court-circuit reliés par le câble de masse 20 au boîtier 1 et par le câble d'alimentation 19 du palpeur au tâteur 17 au travers du premier flasque 8 du mécanisme de liaison 4. To produce the electrical safety pulse by its second output 24, the electrical circuit 5 comprises elements sensitive to a short circuit connected by the ground cable 20 to the housing 1 and by the power cable 19 from the probe to the feeler 17 through the first flange 8 of the connecting mechanism 4.

Il est évident que d'autres moyens peuvent être utilisés pour produire un signal de sécurité significatif d'une déformation élastique du mécanisme de liaison, tels que par exemple un capteur de déplacement ou bien un interrupteur dont le corps serait fixé au boîtier et l'organe mobile à un élément du mécanisme de liaison. Cependant, le mode de création de ce signal par un court-circuit utilise ici de manière simple et avec le minimum de moyens, constitués par le tâteur 17 et l'alésage 18, le fait que le palpeur 2 et le boîtier 1 sont déjà reliés par les deux câbles 19 et 20 aux deux pôles du circuit électrique 5 pour produire le signal de mesure. Cela est avantageux à la fois pour une miniaturisation poussée et pour la fiabilité du dispositif. It is obvious that other means can be used to produce a significant safety signal of an elastic deformation of the connecting mechanism, such as for example a displacement sensor or else a switch whose body would be fixed to the housing and the movable member to an element of the connecting mechanism. However, the mode of creation of this signal by a short circuit uses here in a simple manner and with the minimum of means, constituted by the feeler 17 and the bore 18, the fact that the probe 2 and the housing 1 are already connected by the two cables 19 and 20 to the two poles of the electrical circuit 5 to produce the measurement signal. This is advantageous both for extensive miniaturization and for the reliability of the device.

Outre sa destination pour le calculateur par la sortie 23 du circuit 5, l'impulsion de mesure est également dirigée sur un dispositif d'ordre ou de commande de l'arrêt du déplacement du palpeur 2, non représenté, sur lequel par ailleurs est également dirigée par la sortie 24 l'impulsion de sécurité. In addition to its destination for the computer via output 23 of circuit 5, the measurement pulse is also directed to an order or command device for stopping the movement of probe 2, not shown, on which moreover is also led by output 24 the safety pulse.

Lors d'une prise de mesure par contact de la touche 3 du palpeur 2 sur la pièce à mesurer 21, l'impulsion de mesure produite par l'amplificateur capacitif fournit ainsi à la fois une donnée pour le calculateur et un ordre ou une commande de l'arrêt du déplacement du dis5 When taking a measurement by touching the probe 3 key 2 on the workpiece 21, the measurement pulse produced by the capacitive amplifier thus provides both data for the computer and an order or command of dis5 displacement stop

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

664 216 664,216

positif de palpage. Le processus de freinage n'est toutefois pas instantané et le palpeur 3 doit effectuer encore un certain déplacement jusqu'à l'arrêt total du dispositif de palpage et ce déplacement est pris ici en compte par la déformation élastique du mécanisme de liaison 4 avant que le tâteur 17 ne vienne en contact avec la paroi de l'alésage 18, et cela par un dimensionnement approprié du jeu axial entre ces deux éléments. Il est en effet avantageux de ne pas utiliser systématiquement l'impulsion de sécurité pour arrêter ce déplacement après l'émission de l'impulsion de mesure pour des raisons d'économie d'énergie. probing positive. The braking process is not, however, instantaneous and the probe 3 must still make a certain movement until the probing device comes to a complete stop and this movement is taken into account here by the elastic deformation of the connecting mechanism 4 before the feeler 17 does not come into contact with the wall of the bore 18, and this by an appropriate dimensioning of the axial clearance between these two elements. It is in fact advantageous not to systematically use the safety pulse to stop this movement after the emission of the measurement pulse for reasons of energy saving.

S'il ne se produit pas d'impulsion de mesure, par exemple pour cause d'entrée en contact de la touche de mesure 3 avec une impureté ou un élément isolant de la pièce à mesurer 21, le déplacement du palpeur est alors arrêté par le signal de court-circuit généré par la rencontre du tâteur 17 avec l'alésage 18, et aucun dommage ne s'ensuit pour l'ensemble du dispositif de palpage. If a measurement pulse does not occur, for example due to contact of the measurement key 3 with an impurity or an insulating element of the part to be measured 21, the movement of the probe is then stopped by the short-circuit signal generated by the contact of the feeler 17 with the bore 18, and no damage ensues for the entire probing device.

Il est tenu compte du déplacement résiduel provoqué par ce freinage retardé dans la détermination de l'amplitude du déplacement élastique libre du mécanisme de liaison 4 et de la déformation élastique du tâteur 17. The residual displacement caused by this delayed braking is taken into account in determining the amplitude of the free elastic movement of the connecting mechanism 4 and of the elastic deformation of the feeler 17.

En variante non représentée du circuit électrique 5, une électronique peut être prévue pour recevoir à la fois le signal de mesure et le signal de sécurité, pour distinguer ces deux types de signaux et pour donner des impulsions correspondantes au calculateur et au disposi-5 tif de freinage. In a variant not shown of the electrical circuit 5, electronics may be provided to receive both the measurement signal and the safety signal, to distinguish these two types of signals and to give corresponding pulses to the computer and the device. braking.

En variante également non représentée du mécanisme de liaison 4, tout autre système de liaison spatiale susceptible d'être déformé élastiquement peut être appliqué, tel que par exemple ceux des dispositifs des documents cités N°s 2 303 267 et 3 945 124, avec pour io avantage sur ceux-ci qu'il n'est plus besoin d'une aussi grande précision dans leur exécution du fait qu'ils ne participent plus ici à la création de l'impulsion de mesure, mais seulement à celle de l'impulsion de sécurité. In a variant also not shown of the connection mechanism 4, any other space connection system capable of being elastically deformed can be applied, such as for example those of the devices of the cited documents Nos. 2 303 267 and 3 945 124, with for io advantage on these that there is no longer a need for such great precision in their execution since they no longer participate here in the creation of the measurement pulse, but only in that of the pulse of security.

La forme d'exécution donnée ici en exemple pour une machine à is mesurer tridimensionnelle n'est évidemment pas limitative et l'invention est également applicable avec ses avantages aux machines-outils ou aux machines à mesurer selon un seul ou selon deux axes référentiels de coordonnées. Dans ces cas, le mécanisme de liaison spatiale du palpeur avec le boîtier peut être différencié, dans le sens d'une 20 simplification, par suppression de deux ou de quatre degrés de liberté sur six dans ses déplacements élastiques. The embodiment given here as an example for a three-dimensional measuring machine is obviously not limiting and the invention is also applicable with its advantages to machine tools or to measuring machines according to one or two reference axes of contact information. In these cases, the mechanism of spatial connection of the probe with the housing can be differentiated, in the sense of a simplification, by suppressing two or four degrees of freedom out of six in its elastic displacements.

R R

1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims

664,216

1. Probing device for a machine for measuring conductive parts mounted on a measuring table and comprising a housing intended to be fixed to a mobile support of the machine, a feeler probe attached to the housing and intended to palpate a workpiece to be measured by displacement of the movable support, a mechanism for spatial connection of the probe with the housing capable of being elastically deformed under the effect of exceeding a determined pressure of the probe touch against the part to be measured and a circuit electric influenced by the contact of the probe key against the part to be measured to produce an electrical pulse, characterized in that the electrical circuit (5) comprises a capacitive amplifier (25) connected to the probe button (3) (2) to pre-charge the latter to a determined voltage and comprising electronic devices (28, 29) sensitive to a displacement of charge between the probe key and the part to be measured to produce an impulse Electric ion for significant measurement of the contact of the probe key with the part to be measured, insulation of the part to be measured with respect to the measuring table, and a safety arrangement (17, 18) sensitive to the elastic deformation of the connecting mechanism to produce an electrical safety pulse significant of a possible elastic deformation of this mechanism.

2. Device according to claim 1, characterized in that the capacitive amplifier (25) comprises a differential sensory device with field effect (28) mounted in offset balance and connected to the inputs of an operational amplifier (29) to detect the load displacement from the probe key to the part to be measured by tilting the potential at said inputs.

2

3. Device according to claim 2, characterized in that an input of the differential field effect sensory device (28) is connected to a device for discharging and adjusting (30) the charging voltage of the key of the piloted probe. by a logic (31) for electrically discharging the probe key and the part to be measured immediately after the charge displacement detected by the field effect sensory device and for gradually recharging said key at the determined voltage as soon as it breaks contact the part to be measured and according to a determined time constant.

4. Device according to claim 1, characterized in that the key (3) of the probe (2) is insulated with respect to the housing (1), in that the latter is connected to a pole of the electrical circuit, and in that the safety arrangement comprises an elastic feeler (17) fixed to the probe so as to be driven by the latter during an elastic deformation of the connecting mechanism to produce a short-circuit signal by contact with the housing.

5. Device according to claim 4, characterized in that the elastic feeler (17) consists of a flexible flexible rod with a radial clearance in a bore (18) of the housing.